Broyage des substrats et élimination des corps étrangers, du sable et des pierres dans une unité de méthanisation

Le broyage des substrats augmente la disponibilité du matériau pour les enzymes et facilite le pompage ainsi que le mélange, mais il est tout aussi important d'éliminer les corps étrangers, le sable et les pierres, qui endommagent les pompes, obstruent les canalisations et se déposent dans la chambre. Dans les unités de méthanisation agricoles utilisant de l'ensilage et du lisier, les contaminants sont peu nombreux et un simple contrôle suffit ; pour les déchets alimentaires et les biodéchets issus de la collecte sélective, une ligne complète de préparation avec dépalettisation et séparation est généralement nécessaire.

Pourquoi broyer

• Une plus grande surface spécifique accélère l'hydrolyse, en particulier pour les matériaux fibreux,
• Le risque de colmatage des pompes et des agitateurs diminue,
• La suspension est plus homogène, ce qui améliore le mélange,
• Les exigences d'hygiénisation sont respectées (par exemple, la taille des particules pour les UPPZ — voir l'article dédié).

Le broyage n'augmente pas toujours le rendement en méthane : l'effet est maximal pour la paille, les herbes et les matériaux riches en fibres ; pour les matériaux facilement dégradables, la différence peut être minime, tandis que le coût énergétique augmente.

Équipements de broyage

Élimination des contaminants

1. Métaux ferreux — séparateurs magnétiques (aimants sur bande ou dans la canalisation).
2. Pierres et corps lourds — séparateurs gravitaires, décantation dans un réservoir préliminaire (les pierres se déposent, les fractions légères s'écoulent).
3. Sable — dessableurs (hydrocyclones, décanteurs), fréquents avec le lisier issu d'élevages sur litière et l'ensilage contaminé par de la terre.
4. Matières plastiques et films — tamis, criblage après dépalettisation, sélection manuelle lors du tri préliminaire.
5. Verre et céramique — séparation gravitaire, souvent avec les pierres.

Exemple de bilan de sable

Hypothèses : une installation reçoit 40 t/j de lisier issu d'élevages sur litière, dans lequel la teneur en sable est de 0,5 % de la masse (illustration, la valeur réelle dépend du mode d'élevage). Le sable arrive à raison de 200 kg/j, soit environ 73 t par an. S'il n'est pas éliminé, il peut occuper plusieurs dizaines de mètres cubes dans la chambre en quelques années (densité apparente d'environ 1,5 t/m³, soit environ 49 m³ par an). Dans une chambre d'un volume de 3 000 m³, après quelques années, la réduction du volume utile sera donc de quelques pour cent, et le coût de son élimination lors de l'arrêt de la chambre sera élevé. Le dessablage avant le dosage est bien moins coûteux.

Conséquences de l'absence de séparation

• Usure rapide des pompes, des canalisations et des agitateurs,
• Réduction du volume utile et du temps de séjour hydraulique (TSH),
• Blocage des échangeurs de chaleur,
• Contamination du digestat par des matières plastiques (limitation de l'utilisation comme engrais),
• Nécessité de nettoyages coûteux de la chambre.

Bonnes pratiques

1. Contrôlez la qualité des approvisionnements dès la source, en signant une spécification des substrats avec les fournisseurs.
2. Assurez-vous que les zones de chargement et de stockage sont durcies et propres.
3. Installez un aimant et un séparateur de pierres avant les pompes volumétriques.
4. Prévoyez la décantation des sédiments du fond de la chambre dans le cadre de la maintenance technique.
5. Stockez et valorisez les refus (matières plastiques, métaux) conformément à la réglementation sur les déchets ; tenez un registre.
6. Pour les déchets municipaux, vérifiez les exigences légales et les documents des fournisseurs — les règles d'acceptation des biodéchets sont définies par des réglementations spécifiques.

Quand investir dans une ligne de préparation

Si la part des déchets emballés dépasse quelques pour cent de la masse des substrats ou si le digestat doit être épandu sur les champs, la ligne de dépalettisation et de séparation n'est plus une option. Le coût de l'investissement est compensé par une réduction du nombre de pannes, une meilleure qualité du digestat et une durée de vie prolongée des équipements.

Taille des particules et exigences

Différents objectifs nécessitent différentes granulométries. Pour les pompes et les agitateurs, un broyage à quelques centimètres suffit généralement ; pour l'hygiénisation des UPPZ, la limite est ≤12 mm, et pour les analyses BMP, les échantillons sont souvent hachés à moins de 1–2 cm ou broyés à quelques millimètres, selon le protocole. Un broyage trop fin consomme de l'énergie et peut augmenter le risque d'acidification rapide avec des substrats facilement dégradables. La granulométrie est donc choisie en fonction de l'objectif, et non selon le principe « plus c'est fin, mieux c'est ».

Liste de contrôle de la ligne de préparation

1. Existe-t-il une séparation des métaux avant chaque pompe volumétrique et broyeur ?
2. Les déchets emballés passent-ils par une dépalettisation, et les refus sont-ils dirigés vers une valorisation externe ?
3. Le sable est-il éliminé du lisier avant le dosage ?
4. Des points de contrôle de la qualité des approvisionnements et une procédure de rejet des lots sont-ils définis ?
5. Les couteaux, tamis et aimants ont-ils un calendrier de nettoyage et de remplacement ?